• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1990007228A1
    申请号:PCT/JP1989/001274
    申请日:1989-12-19
    公开日:1990-06-28
    发明作者:Yoshiki Fujioka；Mitsuhiko Hirota
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:H02P27-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] 誘導電動機の駆動装置
    [0003] 技 術 分 野
    [0004] 本発明 は、 高速駆動を要す る駆動軸を有す る N C工作 機械 に使用 さ れ る篛導電動機の駆動装置 に関す る。
    [0005] 背 景 技 術
    [0006] 通常の N C 工作機械で は、 主軸用の誘導電動機を高速 に駆動制御す る ための種々 の工夫がな さ れて い る。 誘導 電動機を高速駆動す る場合、 一般に電力効率の良い P W M制御が採用 さ れてい る。 P W M制御は、 サイ リ ス タ ゃ G T O な ど の ス イ ッ チ ン グ素子を用レヽ た P W M イ ン ノ 一 タ 回路 に よ り 誘導電動機 に供給される電流を制御 し、 高 速駆動時 に も正確な ト ルク 制御が可能 に な る と い う 利点 を有 し て い る 。
    [0007] こ う し た P W M イ ン バータ 回路は、 イ ン バータ 出力周 波数の半周期の間 に 多数回の転流 を行 な わ せ、 こ れ に よ つ て得 ら れる複数個の方形波パ ル ス の パ ル ス幅を可変 に す る こ と に よ り 、 平均電圧を制御す る も の で あ る 。
    [0008] こ の よ う な従来の P W M ィ ン バータ 回路 に よ り 高速運 転 さ れ る 誘導電動機 を 駆動制御 す る 場合 に は 、 速度 フ ィ ー ド ノ ッ ク ルー ブを設けず に、 単に方形波パ ル ス の ノ ルス幅を制御 し て駆動 し てレヽ た た め 、 速度 と ト ルク を 正確 に制御す る こ と がで き ない と レヽ ぅ 問題があ っ た。 そ こ で 、 P W M ィ ン バータ 回路の出力電圧波形を方形波に 代え て、 正弦波 と し、 指令速度 に応 じ て そ の周波数を調 整す る こ と が考え られて い る。
    [0009] しか し、 回転磁界の 1 周期内での搬送波のパルス数に よ っ て は、 高速回転 し てい る モータ に振動や う ね り 現象 が生じ、 精度良い ト ルク制御、 速度制御は不可能であ つ た。
    [0010] 発 明 の 開 示
    [0011] 本発明は、 こ う し た問題点を解決すべ く なされた も の で、 モータ励磁周波数 f e の最大値を P W M イ ン バータ 回路の搬送波周波数 f P と の関係で制御 し て、 高速運転 時の機械振動や回転速度の う ね り が発生し ない よ う に し た誘導電動機の駆動装置を提供す る こ と を 目 的 と してい る。
    [0012] 本発明に よれば、 速度フ イ ー ド パ ッ ク ループを有する 誘導電動機の駆動装置において、 前記誘導電動機の速度 信号に基づいてモータ励磁周波数 （ f e ) を検出す る検 出手段と 、 モータ励磁周波数 （ f e ) の 9 倍以上の搬送 波周波数 （ f p ) を設定する設定手段 と 、 設定された周 波数 （ f P ) に基づいて形成されたパルス信号に よ り 前 記誘導電動機の P W M制御を行な う 制御手段と を具備 し た誘導電動機の駆動装置が提供で き る。
    [0013] 従っ て本発明の篛導電動機の駆動装置では、 空間電圧 べク ト ルの軌跡を求め る手法に よ り モータ励磁周波数の 1 周期内での搬送波の数を可変と して、 解析し た結果、 モータ励磁周波数 f e の 9 倍以下に搬送波周波数 f p が 設定さ れてい る と き 、 空間電圧べク ト ルの対称性が失わ れる こ と が判明 し た。 そ こ で、 こ の空間電圧ベ ク ト ルの 軌跡 に も と づいて、 高速駆動時の最高回転数 に おいて、 モ ー タ励磁周波数 f e の 9 倍以上に搬送波周波数 f p を 設定す る よ う に し た。
    [0014] 図面の簡単な説明
    [0015] 第 1 図は、 本発明の一実施例を示す ブロ ッ ク 図、 第 2 図は、 制御パ ル ス列の一例を示す図、 第 3 図 （ a ) 乃至 ( g ) は、 モ ー タ のス テータ 位置を中心に し た空間電圧 べ ク ト ルの軌跡を示す図であ る。
    [0016] 発明を実施す る ための最良の形態
    [0017] 以下、 図面を用い て本発明の一実施例 に ついて詳細に 説明す る。
    [0018] 第 1 図ほ、 交流電動機 1 に三相電源を接続 し て駆動す る ための制御回路の構成を示す図であ る。 交流電動機 1 は、 三相交流を直流 に 変換す る コ ン バー タ お よ びイ ン バ ータ を含む ド ラ イ ブ回路 2 に接続さ れ、 指令速度で回 転す る よ う に制御さ れて いる。 こ の交流電動機 1 は、 実 速度 .を検出す る ための速度計 3 が接続さ れ、 速度信号が 可変周波数設定機能を有す る三角波発生器 4 に フ ィ 一 ド ノ ッ ク さ れてい る 。
    [0019] 速度指令信号は、 電圧 ま た は電流シ グ ナ ル と し て波形 パ タ ー ン発生器 5 に供給さ れ、 波形成形器 6 を介 し て制 御正弦波発生器 7 に与え ら れてい る 。 ま た、 f Z V変換 器 8 に は、 上記速度計 3 か ら の周波数 シグナ ルが入力さ れ、 リ ン グ カ ウ ン タ 9 を介 し て上記制御正弦波発生器 7 に与え ら れてい る。 こ の制御正弦波発生器 7 では、 それ ぞれ 1 2 0 ° の位相差を有す る制御正弦波が形成され、 乗算器 1 0 a , 1 0 b , 1 0 c を介して コ ン ノ レータ 1 l a , l i b , 1 1 c の一方入力信号 と さ れる 。
    [0020] こ れ ら コ ン ク レータ 1 1 a , l i , 1 1 c では、 そ の他方入力信号を供給す る上記三角波発生器 4 が発生す る、 交流電動機 1 のモータ励磁周波数 f e の 9 倍以上の 周期を有する三角波に基づいて、 上記正弦波の波高値と の比較が行なわれる。 その結果、 第 2 図に示すよ う な制 御パルス列 V i , V 2 , V 5 が形成され、 それぞれベー ス シグナ ル増幅器 1 2 a , 1 2 b , 1 2 c か ら ド ラ イ ブ 信号と し て上記 ド ラ イ ブ回路 2 のイ ンバ ータ を構成して い る ス イ ッ チ ン グ素子に供給される。 こ れ に よ り 、 変調 シグナ ル と 制御正弦波 と の交点ご と にィ ン バ ータ 出力素 子が交互に オ ン オ フ する よ う に ド ラ イ ブする。 なお、 1 3 は電流検出器であ り 、 検出結果を上記波形パター ン発 生器 5 に与える よ う に している。
    [0021] 上記構成の実施例装置に よれば、 誘導電動機を高速駆 動す る際に、 モータ励磁周波数 f e の最大値 と P W M回 路の搬送周波数 f P の関係に よ り 生じてい た振動や う ね り を発生さ せないで、 円滑な駆動が可能に なる。 すなわ ち 、 空間電圧ベ ク ト ル の軌跡を求め る 手法 に よ っ て、 モータ 励磁周波数 （ f e ) の 9 倍以上の搬送波周波数 ( f P ) を設定して お けば、 空間電圧ベ ク ト ルの対称性 が損なわれないか ら であ る。 つ ま り 、 速度 N で回転して い る場合、 モー タ の極対数を P と す る と 、 モータ励磁周 波数 f e は、
    [0022] f e = N X P / 1 2 0
    [0023] し た が っ て、 搬送波周波数 f P を
    [0024] f ρ ≥ 9 f e
    [0025] と す る 。
    [0026] 第 3 図 （ a ) 乃至 （ g ) は、 モー タ のス テー タ 位置を 中心 に し た空間電圧べク ト ルの軌跡を示 し てい る。 同図 ( a ) は、 回転磁界 1 周期内の搬送波パ ルス数が 5 の場 合、 同図 （ b ) に は、 1 周期内のパルス数が 6 の場合、 同図 （ c ) に は、 1 周期内のパ ルス数が 7 の場合、 同図 ( d ) に は 、 1 周期 内 の パ ル ス 数 が 8 の 場合 、 同図 ( e ) に は 、 1 周期 内 の パ ル ス 数 が 9 の 場合、 同図 ( f ) に は 、 1 周期内の パ ルス数が 1 2 の場合、 同図 ( S ) ほ、 1 周期内のパルス数が 2 4 の場合の軌跡であ る 。 こ れ ら か ら理解さ れる よ う に 、 搬送波が回転磁界 1 周期内でそ のパルス数が整数であ っ て も 、 1 周期内に 8 パルス以下 しか含ま れて い ない場合 に は、 ベ ク ト ル軌跡 が 1 周期毎 に移動す る こ と に よ り 、 対称性が無 く な っ て い る 。 こ の状態で、 モータ を高速駆動 し た場合に、 回転 磁界の何周期か に 1 度の う ね り が発生す る のであ る。
    [0027] 以上、 本発明の一実施例を説明 し た が、 本発明は こ れ に限定さ れ る も ので な く 、 本発明の要旨の範囲内で種々 の変形が可能であ っ て、 こ れ ら を本発明の範囲か ら排除 す る も の で は ない。 産業上の利用可能性
    [0028] 本発明の誘導電動機の駆動装置ほ、 数値制御工作機械 の主軸用の誘導電動機を高速に駆動する ため に利用で き る。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    ( 1 ) 速度フ ィ ー ド バ ッ ク ループを有す る誘導電動機 の駆動装置は、 次を含む ：
    前記誘導電動機の速度信号 に基づいて モータ 励磁周波 数 （ f e ) を検出す る検出手段 ；
    モータ励磁周波数 （ f e ) の 9 倍以上の搬送波周波数 ( f p ) を設定す る設定手段 ；
    設定さ れた周波数 （ f P ) に基づいて形成さ れたパル ス信号に よ り 前記誘導電動機の P W M制御を行な う 制御 手段。
    ( 2 ) 前記設定手段ほ、 可変周波数設定機能を有す る 三 角 波発生器 で あ る こ と を 特徴 と す る 請 求 の 範囲第
    ( 1 ) 項記載の誘導電動機の駆動装置。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    Pillay et al.1991|Application characteristics of permanent magnet synchronous and brushless DC motors for servo drives
    EP0180815B2|1994-12-28|Variable speed variable reluctance electrical machines
    CA1258090A|1989-08-01|Servomotor control systems
    Kang et al.2001|Analysis and prediction of inverter switching frequency in direct torque control of induction machine based on hysteresis bands and machine parameters
    EP0396859B1|1993-12-01|Control system for low speed switched reluctance motor
    US5304886A|1994-04-19|Printed circuit motor
    CN1285167C|2006-11-15|控制无刷直流电动机的装置和方法
    US4490661A|1984-12-25|Control system for synchronous brushless motors utilizing torque angle control
    ES2222667T3|2005-02-01|Controlador de motor multivelocidad.
    CN1307783C|2007-03-28|电机控制系统
    Petrovic et al.2000|Design and implementation of an adaptive controller for torque ripple minimization in PM synchronous motors
    Su et al.2004|Low-cost sensorless control of brushless DC motors with improved speed range
    DE69533104T2|2004-10-14|Bürstenloser gleichstrommotor mit vorgezogener phasensynchronisierung
    EP0073503B1|1986-01-02|Control system for synchronous brushless motors
    US4359674A|1982-11-16|Control system for a DC motor
    US5672944A|1997-09-30|Method and apparatus for minimizing torque ripple in a DC brushless motor using phase current overlap
    Leonhard1986|Microcomputer control of high dynamic performance ac-drives—A survey
    US4961038A|1990-10-02|Torque estimator for switched reluctance machines
    US4933621A|1990-06-12|Current chopping strategy for switched reluctance machines
    KR0168852B1|1999-03-20|무브러쉬 직류 구동시스템을 사용한 사출형성기
    US5329195A|1994-07-12|Sensor motor
    JP2588929B2|1997-03-12|ディジタル整流子、ディジタル制御装置、ディジタル整流方法及び相の切換えを制御する方法
    US6867560B2|2005-03-15|Drive of rotary electric machine
    US5703449A|1997-12-30|Controller for brushless DC motor without position sensor
    EP0030462B1|1985-03-13|Induction motor drive apparatus
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    JPH02168885A|1990-06-28|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1990-06-28| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |
    1990-06-28| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE FR GB |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    [返回顶部]